АЛГОРИТМ МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕГУЛЯРНОГО МИКРОРЕЛЬЕФА ДЕТАЛИ ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ ХОНИНГОВАНИЕМ

ALGORITHM FOR SIMULATION OF REGULAR MICRORELIEF OF PART AFTER HONING

Aleksey Lukyanov

post-graduate student, Lead engineer of laboratory “Automobile Technologies” of Togliatti State University,

Russia, Togliatti

Pavel Melnikov

candidate of Technics, Director of the Institute of Chemistry and Environmental Engineering, Togliatti State University,

Russia, Togliatti

АННОТАЦИЯ

Рассмотрен алгоритм, предназначенный для моделирования регулярного микрорельефа детали после обработки хонингованием. Приведена блок-схема алгоритма, показаны основные этапы моделирования обработанной поверхности. Представлен результат моделирования обработанной поверхности с регулярным микрорельефом.

ABSTRACT

The algorithm for simulation of the regular microrelief of parts after honing processing is considered. The block diagram and a basic steps of the processed surface simulation are given. The results of the simulation of the processed surface with a regular microrelief are presented.

Ключевые слова: регулярный микрорельеф, моделирование, геометрические параметры, хонингование.

Keywords: regular microrelief, simulation, geometrics, honing.

Исследование выполнено при финансовой поддержке в рамках стипендии президента РФ №СП-2627.2015.1.

Возможность прогнозирования наибольшего числа параметров определяет конкурентоспособность изделия машиностроительной продукции.

Возникает требование в актуальности методик, позволяющих на начальных этапах конструкторско-технологической подготовки производства определить требования к поверхности и инструменту для процесса обработки хонингованием, применяемому, например, при финишной обработке рабочей поверхности блоков цилиндров авиационной и автомобильной техники [1].

В настоящее время немногие отечественные предприятия соответствуют требованиям международного стандарта ISO/TS 16949:2009, особенностью применения которого является требование по обязательному использованию процесса APQP для обеспечения запланированного качества продукции.

С целью моделирования геометрических параметров обработанной поверхности был разработан алгоритм, предназначенный для включения в иррегулярную топологию поверхности частиц регулярного микрорельефа, возникающего вследствие обработки, в рассматриваемом случае: хонингованием [3].

Алгоритм включает следующие основные этапы:

1.  Ввод данных о параметрах моделируемого участка;

2.  Определения дискретности вычислений по осям;

3.  Предварительный расчет;

4.  Задание параметров обрабатывающего инструмента;

5.  Построение поверхности создаваемой имитацией обработки;

6.  Сохранение массива в файл формата *.mat.

Данные о поверхности могут быть использованы как отдельно (например, при доработке полученного массива информации, его можно использовать в таких средах моделирования как Abaqus), так и оценены численно [2].

Далее будут проиллюстрированы типовые шаги вычислений алгоритма.

Алгоритм моделирования поверхности после обработки хонингованием включает следующие шаги (рис. 1):

1.  Загрузка исходных данных структуры поверхности из файла *.mat в программу*;

2.  Установка вершины инструмента в случайную точку поверхности:

,

где: Ky – кол-во точек по оси ординат, L_Riska – длина риски от хонинговального бруска, Sobr – ширина моделируемого участка поверхности.

Подцикл по моделированию следа от абразивного зерна («риски»):

3.  Расчет глубины внедрения вершины зерна абразива:

,

где: Rzerno – радиус зерна хонинговального бруска, Riska – переменный параметр цикла построения следа от абразивного зерна (изменяется от нуля до длины риски от зерна абразива).

4.  Учет неравномерности глубины внедрения зерен инструмента в заготовку:

,

где: i – переменная цикла,

Rpt – кол-во циклов контактов абразивного зерна с моделируемым участком.

5.  Цикл по расчету точек поверхности:

5.1 Расстояние от рассчитываемой точки до вершины инструмента

,

где: dx – дискретность вычислений заданная пользователем по оси X,

Nx – координата рассчитываемой точки по оси X,

VzernoX - положение вершины объемного дефекта по оси X.

5.2 Расчет глубины внедрения:

6.  Текущий участок смоделированной риски (следа от зерна):

, где dy – дискретность вычислений заданная пользователем по оси Y.

7.  Перемещение вершины зерна на следующую точку по оси Y:

*- Примечание: Возможна имитация обработки как ювенильной, так и предварительно обработанной (например, любым видом черновой обработки) поверхности.

Введем параметры имитационного моделирования обработки для исходной поверхности: зернистость бруска.

Зададим в модели в первом цикле обработки круг с зернистостью 0,08, а во втором цикле 0,05.

Рисунок 1. Блок-схема алгоритма

Рисунок 2. Первый цикл обработки

Рисунок 3. Второй цикл обработки

На рисунках 2 и 3 представлен результат обработки зернами инструмента поверхности за два цикла. Двухцикловая обработка в модели отражает физическую сущность процесса хонингования, также осуществляемого в два этапа. Очевидно, что данный вариант обработки позволяет получить четкую структуру поверхности с регулярным микрорельефом.

Исследование выполнено при финансовой поддержке в рамках стипендии президента РФ № СП-2627.2015.1.

Список литературы:

1. Бобровский Н.М., Вильчик В.А., Бокк В.В., Бобровский И.Н. Распределение температур при выглаживании широким самоустанавливающимся инструментом // Известия Самарского научного центра Российской Академии Наук. 2008. № S6. C. 22–29. / – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=21030520 (Дата обращения: 23.08.2016).

2. Горшков Б.М., Самохина Н.С., Ремнева О.Ю. Исследование технологических систем прецизионных горизонтальных координатно-расточных станков методом конечных элементов // Металлообработка. 2012. № 5-6. С. 69–73.

3. Мельников П.А., Пахоменко А.Н., Лукьянов А.А. Математическая модель формирования микрорельефа шейки вала при обработке алмазным выглаживанием // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 2 (32-2). C. 104–111. / – [Электронный ресурс] – Режим доступа: URL: http://elibrary.ru/download/23129708.pdf (Дата обращения: 13.11.2016).